一种调制类型识别工程化实现方法及计算机可读存储介质技术

本发明专利技术提供了一种调制类型识别工程化实现方法及计算机可读存储介质，对常用的六种雷达信号调制模式进行识别。对接收脉冲的FFT结果实施频谱轨迹平滑，突出信号调制特征。将自动多尺度峰值查找算法应用到雷达常用信号调制模式识别中，提取频谱的峰值特性，有益于具有单峰值、双峰值、多峰值频谱特征的调制类型识别。采用自动带宽定位方法，用于定位窄带宽信号或宽带宽信号，频谱可以是对称的或非对称的。利用频谱对称度测量，分离识别具有非对称频谱特征的调制模式。对输入脉冲先平方或四次方运算后，再求其相关函数的FFT，并结合频谱轨迹平滑，可以进行BPSK或QPSK的识别。本发明专利技术实现了低信噪比条件下调制类型识别的目的。现了低信噪比条件下调制类型识别的目的。现了低信噪比条件下调制类型识别的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种调制类型识别工程化实现方法及计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及调制类型识别信号处理
，具体而言，涉及一种调制类型识别工程化实现方法及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]常见的六种雷达信号脉内调制方式分别为单载频脉冲NS、线性调频LFM、非线性调频NLFM、二进制相移键控BPSK、正交相移键控QPSK、二进制数字频率调制信号2FSK。调制模式识别是雷达信号接收解调的前提条件，在雷达信号分析处理领域具有重要意义。
[0003]针对单信号调制模式识别，国内外主要有基于决策理论和基于特征提取的识别方法。基于决策理论的识别方法通常会涉及到载频的精确估计、瞬时频率或者瞬时相位的等参数计算，如果参数估计或者计算不准确，将影响调制类型的识别率。受噪声影响较大的是瞬时频率和瞬时相位，尤其是那些载波受到抑制的调制方式对噪声更加敏感，等效于低信噪比接收，需要更复杂的方法来进行辅助，否则将导致在低信噪比下识别能力不高的问题。现阶段比较热门的基于信号特征提取的识别方法，如循环谱分析、高价累计量分析、人工神经网络、聚类和小波变换等方法，调制识别效果较好，但计算复杂度也较高，工程实现具有一定难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在现有调制模式识别方法计算复杂度较高，实际工程实现难度大的技术问题。
[0005]为此，本专利技术第一方面提供了一种调制类型识别工程化实现方法。
[0006]本专利技术第二方面提供了一种计算机可读存储介质。
[0007]本专利技术提供了一种调制类型识别工程化实现方法，包括以下步骤：
[0008]S1、对接收的中频脉冲信号进行FFT变换，得到脉冲的频谱；
[0009]S2、对S1得到的脉冲的频谱实施频谱轨迹平滑；
[0010]S3、采用自动多尺度峰值查找算法AMPD，查找平滑后频谱的前若干个极值点，根据相邻极值点之间的幅度差判断平滑后频谱是否存在单峰或存在双峰或既不存在单峰也不存在双峰；当平滑后频谱存在单峰时，判决接收信号为单载频脉冲信号；当平滑后频谱存在双峰时，判决接收信号为二进制数字频率调制信号；当平滑后频谱既不存在单峰也不存在双峰时，进行下一步；
[0011]S4、通过自动搜索定位的方法确定信号的位置，其中，平滑后频谱的最大值定位信号部分，平滑后频谱的均值接近于底噪，将平滑后频谱的最大值和均值之差作为搜索幅度范围，靠近信号和底噪的分界点，从而定位信号带宽，得到带宽内信号；
[0012]S5、对带宽内信号频谱进行归一化处理，将归一化处理后信号沿中点对折，计算带宽内信号频谱的对称度，并判断对称度是否超出阈值；若对称度超出阈值，则判断频谱左右不对称，判决接收信号为非线性调频信号；否则，进行下一步；
[0013]S6、将带宽内信号频谱划分为左、中、右三段，分别获取三段频谱的峰值，若中段频谱峰值最小，则判决接收信号为线性调频信号；否则，进行下一步；
[0014]S7、对接收的中频脉冲信号进行平方运算得到平方运算信号，并对平方运算信号求自相关后进行FFT变换，对FFT变换结果实施频谱轨迹平滑，判断频谱轨迹平滑后的结果信号是否存在谐波单音；若存在谐波单音，则判决接收信号为二进制相移键控信号；否则，进行下一步；
[0015]S8、对接收的中频脉冲信号进行四次方运算得到四次方运算信号，并对四次方运算信号求自相关后进行FFT变换，对FFT变换结果实施频谱轨迹平滑，判断频谱轨迹平滑后的结果信号是否存在谐波单音，若存在谐波单音，则判决接收信号为正交相移键控信号；否则，判决接收信号为其他信号。
[0016]根据本专利技术上述技术方案的一种调制类型识别工程化实现方法，还可以具有以下附加技术特征：
[0017]在上述技术方案中，步骤S2中，对S1得到的脉冲的频谱实施频谱轨迹平滑的方法包括：
[0018]通过对FFT变换后得到的频谱的逐点多次扫描来实现平均，每一个频谱平滑结果由当前接收脉冲频谱与之前脉冲频谱均值再求平均得到：
[0019][0020]其中，k为当前脉冲个数，k￡K_MAX，K_MAX为轨迹平滑次数上限；fft_avg(k,n)为第k次轨迹平滑平均值；fft_avg(k
‑
1,n)为第k
‑
1次轨迹平滑平均值；fft_out(k,n)为第k个脉冲FFT变换后得到的频谱。
[0021]在上述技术方案中，步骤S3中，所述算法AMPD的实现过程包括：
[0022]S31、计算输入信号x＝[x1，x2，...，x
i
，...，x
N
}的局部极大值标度图，并用L
′
N的矩阵M来表示；
[0023]S32、对矩阵M按行求和并求取向量γ＝[γ1，γ2，...，γ
k
，...，γ
L
]全局最小值的尺度因子λ＝arg min(γ)；
[0024]S33、将M矩阵中大于尺度因子l的部分去除，得到新的矩阵M
r
＝(m
k,i
)，k∈{1，2，...，λ)；
[0025]S34、按列计算M
r
矩阵的标准差，矩阵M
r
中满足标准差为0的点即为AMPD算法对应局部极大值点，即平滑后频谱的极值点。
[0026]在上述技术方案中，步骤S3中，查找平滑后频谱的前五个极值点，根据相邻极值点之间的幅度差判断平滑后频谱是否存在单峰或存在双峰或既不存在单峰也不存在双峰。
[0027]在上述技术方案中，步骤S3中：
[0028]若第一、二极值点幅度差超过最大门限，则平滑后频谱存在单峰，判决接收信号为单载频脉冲信号；若第一、二极值点幅度差在最小门限范围内，同时满足第二、三极值点幅度差超过最大门限，且第三、四极值点和第四、五极值点幅度差都在最小门限范围内，则平滑后频谱存在双峰，判决接收信号为二进制数字频率调制信号；否则，平滑后频谱既不存在单峰也不存在双峰，进行步骤S4。
[0029]在上述技术方案中，步骤S4中，将平滑后频谱fft_avg的最大值和均值之差Dist_meanmax作为搜索幅度范围，最大值位置为idx_max，寻找idx_max左边比idx_max点小Dist_meanmax的点，若找到记录为idx_left，若未找到则加上固定步进继续寻找idx_left，idx_left到idx_max之间为左边带宽；寻找idx_max右边比idx_max点小Dist_meanmax的点，若找到记录为idx_right，若未找到则加上固定步进继续寻找idx_right，idx_max到idx_right之间为右边带宽，左边带宽和右边带宽合并为定位的带宽内信号fft_BW。
[0030]在上述技术方案中，步骤S5中，计算带宽内信号频谱的对称度的方法包括：将带宽内信号频谱沿中点将右边信号对折到左边，原左边信号为data_left，右边对折后的信号为data_right，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调制类型识别工程化实现方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对接收的中频脉冲信号进行FFT变换，得到脉冲的频谱；S2、对S1得到的脉冲的频谱实施频谱轨迹平滑；S3、采用自动多尺度峰值查找算法AMPD，查找平滑后频谱的前若干个极值点，根据相邻极值点之间的幅度差判断平滑后频谱是否存在单峰或存在双峰或既不存在单峰也不存在双峰；当平滑后频谱存在单峰时，判决接收信号为单载频脉冲信号；当平滑后频谱存在双峰时，判决接收信号为二进制数字频率调制信号；当平滑后频谱既不存在单峰也不存在双峰时，进行下一步；S4、通过自动搜索定位的方法确定信号的位置，其中，平滑后频谱的最大值定位信号部分，平滑后频谱的均值接近于底噪，将平滑后频谱的最大值和均值之差作为搜索幅度范围，靠近信号和底噪的分界点，从而定位信号带宽，得到带宽内信号；S5、对带宽内信号频谱进行归一化处理，将归一化处理后信号沿中点对折，计算带宽内信号频谱的对称度，并判断对称度是否超出阈值；若对称度超出阈值，则判断频谱左右不对称，判决接收信号为非线性调频信号；否则，进行下一步；S6、将带宽内信号频谱划分为左、中、右三段，分别获取三段频谱的峰值，若中段频谱峰值最小，则判决接收信号为线性调频信号；否则，进行下一步；S7、对接收的中频脉冲信号进行平方运算得到平方运算信号，并对平方运算信号求自相关后进行FFT变换，对FFT变换结果实施频谱轨迹平滑，判断频谱轨迹平滑后的结果信号是否存在谐波单音；若存在谐波单音，则判决接收信号为二进制相移键控信号；否则，进行下一步；S8、对接收的中频脉冲信号进行四次方运算得到四次方运算信号，并对四次方运算信号求自相关后进行FFT变换，对FFT变换结果实施频谱轨迹平滑，判断频谱轨迹平滑后的结果信号是否存在谐波单音，若存在谐波单音，则判决接收信号为正交相移键控信号；否则，判决接收信号为其他信号。2.根据权利要求1所述的一种调制类型识别工程化实现方法，其特征在于，步骤S2中，对S1得到的脉冲的频谱实施频谱轨迹平滑的方法包括：通过对FFT变换后得到的频谱的逐点多次扫描来实现平均，每一个频谱平滑结果由当前接收脉冲频谱与之前脉冲频谱均值再求平均得到：其中，k为当前脉冲个数，K_MAX为轨迹平滑次数上限；fft_avg(k,n)为第k次轨迹平滑平均值；fft_avg(k
‑
1,n)为第k
‑
11次轨迹平滑平均值；fft_out(k,n)为第k个脉冲FFT变换后得到的频谱。3.根据权利要求1所述的一种调制类型识别工程化实现方法，其特征在于，步骤S3中，所述算法AMPD的实现过程包括：S31、计算输入信号x＝[x1，x2，...，x
i
，...，x
N
]的局部极大值标度图，并用L
×
N的矩阵M来表示；S32、对矩阵M按行求和并求取向量γ＝[γ1，γ2，...，γ
k
，...，γ
L
]全局最小
值的尺度因子λ＝argmin(γ)；S33、将M矩阵中大于尺度因子l的部分去除，得到新的矩阵M
r
＝(m
k,i
)，k∈{1，2，...，λ}；S34、按列计算M
r
矩阵的标准差，矩阵M
r
中满足标准差为0的点即为AMPD算法对应局部极大值点，即平滑后频谱的极值点。4.根据权利要求1所述的一种调制类型识别工程化实现方法，其特征在于，步骤S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘良春，王黎，林春材，朱小波，侯园园，
申请(专利权)人：成都天奥测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：